기초응고 해석본

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eutectic grains 성장에 앞서서 미리 존재한다면, 초기 결정은 초기 결정의 표면에서 액체의 온도가 공정온도에 이르렀을 때 독립적인 eutectic grains 형태로 성장할지도 모른다.
만약 주형벽 근처의 액체에 휘젓는 행동을 가하면, chapter13에 설명된 것처럼 고용체합금의 equiaxed 결정의 형성과 유사한 방법으로 주형벽에서 형성하는 eutectic grains는 표면에서 eutectic grains의 안정한 표면의 형성되기 전에 분리될지도 모른다.
23.9(a).
이것을 증명하기 위해, 우리는 간단한 실험결과를 사용할 수 있다. 아연-4.0%알루미늄 합금을 흑연도가니에서 녹인 다음 벽돌 주형에 부었다. 응고된 조직은 그림 23.9(a)에서 보여지는 바와 같이 초기 아연이 풍부한 베타상으로부터 독립적으로 존재하는 원주형의 eutectic grains를 보여준다.
하지만, 주형이 금속의 응고화과정에서 1mm and 50c/sec의 폭으로 진동하면, 응고된 조직은 그림 2.9(b)에서 보여지는 것처럼 주괴의 중심부에서 equiaxed eutectic grains를 보여준다. 이것은 eutectic grains이 안정한 고체 표면이 형성되기 전에 주형벽으로부터 분리될수도 있다는 것을 말한다.
이러한 현상의 또 다른 예는 irong-raphite eutectic 회주철에서 볼 수 있다. 23.10은 전형적인 회주철의 iron-graphite eutectic colonies를 보여준다. colonies에서 몇 개의 초기 오스테나이트 덴드라이트 조각을 볼 수 있을 것이다. 이러한 종류의 구조의 형성을 이해하기 위해, 응고화과정에서 주회철의 윗면을 관찰해보자. 우리는 흑연의 부유선광(?)때문에 주형 표면을 따라서 위쪽으로 움직이는 표면 흐름을 관찰할 수 있다. 이것은 iron-graphite eutectic, 흑연의 leading phase가 주형벽에서 핵을 이루고 iron-graphite eutectic grains이 주형벽으로부터 쉽게 분리된다는 것을 명백하게 나타낸다. 분리된 iron-graphite eutectic grains는 대체로 오스테나이트의 초기 결정을 분리한다
iron-graphite eutectic grains의 크기는 주입온도가 증가함에 따라 증가한다고 알려져있다. 이것은 eutectic grains의 분리가 독립적인 eutectic colonies의 형성에 중요한 원인이며 chapter13에서 설명된것처럼 주조금속에서 equiaxed 결정의 형성과 비슷하기 때문이다. 그러므로, 독립적인 eutectic colonies의 크기가 cast metal에서 equiaxed 결정의 grain refining과 유사한 방법으로 조절될 수 있다. 예를 들면, 인공적인 교반과 진동은 독립적인 eutectic colonies의 크기를 효과적으로 줄인다.
23.3 Formation of Rod, Lamellar and Granular Type Eutectic
그림 23.11(a,b,c,d)에서 보여진 것처럼 막대형태와 판형태의 공정조직의 메커니즘 형성은 메커니즘이 chapter 10과 11에서 설명된 세포와 덴드라이트의 조직의 것과 유사하기 때문에 쉽게 이해될 수 있다.
하지만, 완전히 알갱이로 된 결정으로 구성된 공정조직은 그림 23.11(e)에서 보여진 것처럼 연속된 matrix 속에 묻히는데, eutectic의 이러한 형태는 위의 사실로부터 다른 메커니즘에 의해 형성된다는 것을 독자들로 하여금 믿도록 한다. 하지만 알갱이로 구성된 공정조직은 또한 고용체의 세포조직의 것과 유사한 방법으로 만들어진다. 용질편석은 leading phase의 균등한 성장을 막고 작은 편석 영역은 그림 23.12에서 보여진 도식에서 처럼 알갱이로 된 공정조직의 형태인 leading phase 속에 묻힌다.
그림 23.13(a)는 전형적인 막대모양의 eutectic colonies의 조직을 보여준다. leading phase가 막대형태의 성장의 결과로 생길 때 이러한 막대 내부의 공간에 구성대류가 막대 표면에서 용질 편석의 일정한 분배를 방해하기 때문에 그림 23.13(b)에서 처럼 측면의 가지는 이러한 막대에 형성한다. 결론적으로 directionally 응고된 공정합금은 흥미로운 성질을 가지고 잠재적으로 많은 원리에 유용하다. “InSb-NiSb-field plate\"와 같은 가스 터빈 날과 전기장치는 \"property-tailored\" 재료의 사용의 전형적인 예이다. uniderectional 응고된 공정합금을 조절하는 원리는 uniderectional columnar 조직의 원리와 같다. directionally 응고된 공정합금의 더 세부적인 것을 알고 싶은 사람은 Kurz의 책을 읽어보길 추천한다.
24. Structure Control during Welding
조직제어는 보통 주조방식으로 생각되지만 용접과정에서 중요한 문제를 만든다. 용접된 조직은 용접금속이 일반적으로 원주형의 결정으로 구성되어 있기 때문에 충격에 약하다고 알려져 있다.
용접금속의 응고화 메커니즘은 엄밀히 주조의 응고화 메커니즘과 같은 방식으로 설명될 수 있다. 용접금속의 응고화는 근본적으로 용융금속에서 온도 구배가 사형주조에서보다 훨씬더 높은 금속형주조의 응고화와 같다. 하지만, 용접된 금속의 응고화와 금속형주조 사이에는 다른 점이 많이 있다. 결정은 금속형주조에서는 주형 표면에서 핵을 이루고 주형벽으로부터 분리될 기회를 갖는다. 하지만 용접응고동안 분리하는 결정에는 기회가 거의 없다.
그러므로 weld deposit에서 equiaxed 결정을 포함하기 위해서는 특별한 기술이 필요하다. 주위의 parent 금속으로부터 결정 성장을 막기 위해, parent 금속의 예열과 용접과정에서 발달하는 weld deposit의 위쪽 모서리로부터 결정 분리의 촉진이 요구된다. 주조표면의 진동과 발달하는 경계면에서 과냉을 약화시키는 합금요소의 추가는 결정의 분리를 도울 수 있다. 용융지의 덮개를 위한 적절한 재료를 발달시키는 것은 용접에서 equiaxed 결정의 형성에 영향을 주기 때문에 중요하다.

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기초응고 해석본,   수지상정,   Chill Zone and Columnar Zone